分子中的作用力和氢键PPT学习教案

1、会计学1分子中的作用力和氢键分子中的作用力和氢键三三.取向作用取向作用( (取向力取向力) )两个固有偶极间存在的同极相斥、两个固有偶极间存在的同极相斥、异极相吸的定向作用异极相吸的定向作用 称为取向作用称为取向作用。两个极性分子相互靠近时，两个极性分子相互靠近时，由于同极相斥由于同极相斥、异极相吸异极相吸， 分子发生转动，分子发生转动，并按异极相邻状态取并按异极相邻状态取向向，分子进一步相互靠近分子进一步相互靠近。+_+_+_+_取向取向+_+_诱导诱导分子离得较远分子离得较远第1页/共25页思考：思考：1.取向作用的大小取决于什么因素？取向作用的大小取决于什么因素？ 2.极性分子之间除了有

2、取向作用以外极性分子之间除了有取向作用以外，还有什么作用？还有什么作用？ 分子分子 取向力取向力 诱导力诱导力 色散力色散力 非非-非非 非非-极极 极极-极极 第2页/共25页 分子间力是三种吸引力的总称分子间力是三种吸引力的总称， 其大小一般为几其大小一般为几 kJmol1， 比化学键小比化学键小 12 个数量级个数量级.分子间的吸引作用分子间的吸引作用(1022 J)分子 取向能 诱导能 色散能 总和 He Ar Xe CO CCl4 HCl HBr HI H2O NH3 0 0 0 0.00021 0 1.2 0.39 0.021 11.9 5.2 0 0 0 0.0037 0 0.3

3、6 0.28 0.10 0.65 0.63 0.05 2.9 18 4.6 11.6 7.8 15 33 2.6 5.6 0.05 2.9 18 4.6 11.6 9.4 16 33 15 11 第3页/共25页分子间力的特点分子间力的特点：不同情况下，分子间力的组成不同。不同情况下，分子间力的组成不同。非极性分子之间只有色散力；非极性分子之间只有色散力；极性分子之间有三种力极性分子之间有三种力，并以色散力为主，并以色散力为主，仅仅极性很大的仅仅极性很大的H2O 分子例外分子例外 分子间力作用的范围很小分子间力作用的范围很小(一般是一般是300500pm) 分子间作用力较弱，既无方向性又无饱和

4、性分子间作用力较弱，既无方向性又无饱和性。第4页/共25页分子间力的意义：分子间力的意义：决定物质的熔、沸点、决定物质的熔、沸点、 气化热、熔化热、气化热、熔化热、蒸气压、溶解度及表面张力蒸气压、溶解度及表面张力等物理性质的重要因素等物理性质的重要因素HeNeArKrXe分子量分子量小大小大色散作用色散作用小大分子间力分子间力小大沸点熔点沸点熔点低高水中溶解度水中溶解度小大第5页/共25页3-2 氢键氢键第6页/共25页 键长键长特殊：特殊：FH F 255pm 键能键能小小 E(FH F) 28kJmol1 具有饱和性和方向性具有饱和性和方向性除了除了HF、H2O、NH3 有有分子间氢键分子

5、间氢键外外，在有机羧酸在有机羧酸、醇、酚、胺、氨基酸和蛋白质中醇、酚、胺、氨基酸和蛋白质中也有氢键的存在也有氢键的存在例如：甲酸靠氢键形成二聚体例如：甲酸靠氢键形成二聚体。HCOOHHOOHC第7页/共25页除了除了分子间氢键分子间氢键外，外，还有还有分子内氢键分子内氢键。例如，硝酸的分子内氢键例如，硝酸的分子内氢键 使其熔、沸点较低使其熔、沸点较低。4、氢键的应用、氢键的应用（1）解释分子特殊高的熔沸点）解释分子特殊高的熔沸点H2O,NH3,HF是各主族是各主族 熔沸点最高的氢化物熔沸点最高的氢化物分子间的氢键使熔沸点升高分子间的氢键使熔沸点升高，分子分子内的氢键使熔沸点降低内的氢键使熔沸点

6、降低.第8页/共25页（2）解释分子的酸性）解释分子的酸性HF的酸性低于的酸性低于HCl（HBr orHI）.（3）解释物质的溶解度）解释物质的溶解度 极性溶剂中，极性溶剂中， 分子间形成氢键，分子间形成氢键，溶解度增大，溶解度增大， 如如CH3OH , C2H5OH与与H2O混溶混溶.分子内形成氢键，分子内形成氢键， 在极性溶剂中的溶解度降在极性溶剂中的溶解度降低低COOH OH -COOHHO-第9页/共25页NaHCO3Na2CO3(溶解度溶解度) 试比较：试比较： COOH OH COOH |OHHO-COOH的熔、沸点高低，的熔、沸点高低， 溶解度大小溶解度大小.第10页/共25页

7、7-4离子的极化理论离子的极化理论 离子间主要存在静电引力，但也存离子间主要存在静电引力，但也存在范氏力，如诱导力、色散力及取向力在范氏力，如诱导力、色散力及取向力.这样分子间的作用力的概念可以推广到这样分子间的作用力的概念可以推广到离子体系离子体系.离子间除了主要的静电吸引外离子间除了主要的静电吸引外，诱导力起着很重要的作用，由于阳离，诱导力起着很重要的作用，由于阳离子的正电性往往很高，离子半径又较小子的正电性往往很高，离子半径又较小，外壳上缺少电子，它必然对与其作用，外壳上缺少电子，它必然对与其作用的阴离子会起到诱导作用，这种作用的阴离子会起到诱导作用，这种作用离子的极化作用离子的极化作用

8、. 阴离子半径一般较大，外壳上有阴离子半径一般较大，外壳上有较多的电子，这样电子云必然较肥胖较多的电子，这样电子云必然较肥胖，容易变形，在与阳离子极化作用的，容易变形，在与阳离子极化作用的过程，被阳离子极化，产生诱导偶极过程，被阳离子极化，产生诱导偶极，从而使离子的电子云变形，从而使离子的电子云变形离子离子的变形性的变形性.Core：阳离子极化，诱导阴：阳离子极化，诱导阴离子变形离子变形.（注：（注：阳离子极化作用占主阳离子极化作用占主导地位，阴离子变形性占主导地位导地位，阴离子变形性占主导地位，二者是相互统一的二者是相互统一的.）离子的极化率：离子的极化率：描述离子本身变形性的物理量描述离子

9、本身变形性的物理量。离子的极化力：离子的极化力：描述一个离子对其他离子变形的影响能力。描述一个离子对其他离子变形的影响能力。第11页/共25页一、离子的极化率一、离子的极化率( () )-变形性变形性1.离子半径离子半径 r ：r 愈大，愈大， 愈大愈大。Li+ Na+ K+ Rb+ Cs+F Cl Br(Cl) 3.离子的电子构型离子的电子构型第12页/共25页(18+2) e- 18 e- 917 e- 8 e-(Cd2+) (Ca2+)；(Cu+) (Na+)最易变形的离子是：最易变形的离子是：Cu+, Ag+ , Cd2+ , Hg2+ , Pt2+ etc S2- , I- , CN

10、- , CO32- etc二、二、.离子极化力离子极化力(f ) 1.离子半径离子半径 rr 小者，极化力大小者，极化力大Fe3+ Fe2+ Ti(IV) Ti3+2.离子电荷离子电荷电荷多者，极化力大电荷多者，极化力大Li+ Na+Be2+ Mg2+ Ca2+ Sr2+ Ba2+第13页/共25页3. 离子的外层电子构型离子的外层电子构型(18+2) e- 18 e- 917 e- 8 e- Cu+ Na+ Ag+ Fe2+ K+ 三、三、 离子的相互极化作用离子的相互极化作用当正负离子混合在一起时当正负离子混合在一起时，着重考虑着重考虑正离子的极化力正离子的极化力， 负离子的变形性负离子的

11、变形性，但是但是18e构型的正离子构型的正离子(Ag+, Cd2+ 等等)也要考虑其变形性也要考虑其变形性.当变形性较大的负离子如当变形性较大的负离子如S2-遇到一个极化作用遇到一个极化作用大，大， 变形性也大的正离子如变形性也大的正离子如Hg2+就会发生相互极化作用就会发生相互极化作用，发生电子云的重叠发生电子云的重叠，第14页/共25页形成共价性为主的化合物形成共价性为主的化合物，使物质的性质发生改变使物质的性质发生改变.四、离子极化的结果四、离子极化的结果1. 键型过渡键型过渡-离子键向共价键过渡离子键向共价键过渡如：如：AgF AgCl AgBr AgI离子键离子键共价键共价键核间距缩

12、短核间距缩短 Ag+ Ir/pm126+216 (= 342)R0/pm 299第15页/共25页2. 晶型改变晶型改变AgCl AgBr AgIr+/r- 0.695 0.63 0.58理论上晶型理论上晶型 NaCl NaCl NaCl实际上晶型实际上晶型 NaCl NaCl ZnS配位数配位数 6 6 43. 性质改变性质改变例如；溶解度例如；溶解度 AgCl AgBr AgI NaCl 易溶于水，易溶于水，CuCl 难溶于水难溶于水.第16页/共25页解释碱土金属氯化物的熔点变化规律：解释碱土金属氯化物的熔点变化规律：2BeCl2MgCl2CaCl2SrCl2BaCl熔点/405 714

13、 782 876 962五、五、 离子极化作用对化合物性质的影响离子极化作用对化合物性质的影响解释物质性质的变化规律解释物质性质的变化规律 1. 极化作用对化合物键型的影响极化作用对化合物键型的影响离子的极化作用越强，离子的极化作用越强， 形成化学键的离子性越形成化学键的离子性越小，小，共价性越强共价性越强，由离子键向共价键过渡由离子键向共价键过渡.AgFAgClAgBrAgI 离子型离子型过渡型过渡型 过渡型过渡型 共价型共价型 第17页/共25页LiCl BeCl2 FeCl2 FeCl3 部分共价型部分共价型 共价型共价型 离子型离子型 共价型共价型 AlCl3 SnCl2 SnCl4

14、共价化合物共价化合物部分离子性部分离子性典型的共价分子典型的共价分子Na2 MgOAl2O3 SiO2 P4O10 SO3 Cl2O7离子晶体离子晶体原子晶体原子晶体过渡型过渡型分子晶体分子晶体 第18页/共25页2. 离子极化作用离子极化作用对化合物溶解度的影对化合物溶解度的影响响 离子极化作用越大，离子极化作用越大， 化合物的共价成分越多化合物的共价成分越多水中的溶解度越小水中的溶解度越小.AgF AgCl AgBr AgIZnS CdS HgSCuFCuCl CuBr CuI 3.对化合物熔点的影响对化合物熔点的影响离子极化作用越强，离子极化作用越强， 化合物的熔点越低化合物的熔点越低.

15、第19页/共25页NaCl CaCl2 AlCl3 SiCl4 NaCl CaCl2 MnCl2 ZnCl2 SnCl2 SnCl4 FeCl2 FeCl3 4.对化合物热稳定性的影响对化合物热稳定性的影响离子极化作用越大离子极化作用越大， 热稳定性越差热稳定性越差. BeCO3 MgCO3 CaCO3 SrCO3BaCO3Li2CO3 Ag2CO3 H2CO3 NaHCO3 Na2CO3 Ag2CO3 MnCO3 CaCO3第20页/共25页5.离子极化作用离子极化作用 使化合物颜色加深使化合物颜色加深 离子相互极化作用越强离子相互极化作用越强， 正负离子的电子云重叠部分越正负离子的电子云重

16、叠部分越多，多，越易产生越易产生电荷迁移电荷迁移，吸收光由紫外段移至可见光吸收光由紫外段移至可见光， 因此化合物的颜色加深。因此化合物的颜色加深。AgF(无色无色) AgCl（白色）（白色） AgBr（浅黄）（浅黄）AgI（黄（黄色）色） ZnI2（白色）（白色） CdI2（黄绿色）（黄绿色） HgI2（桔（桔红）红）PbCl2（白色）（白色）PbI2（黄色）（黄色）ZnS(白色白色) CdS（亮黄色）（亮黄色）HgS（红或黑（红或黑）CuI2 （不存在，强烈极化作用，发生氧化还原反应（不存在，强烈极化作用，发生氧化还原反应）CuCl2 （棕黄色）（棕黄色） CuBr2 （深棕色（深棕色） 第

17、21页/共25页 红橙黄黄绿绿绿蓝蓝绿蓝紫350nm750nm第22页/共25页1. 1. 化学键的种类与特点化学键的种类与特点. . 离子键、共价键、金属键的特点及它们的形成过程离子键、共价键、金属键的特点及它们的形成过程2. 2. 晶格能的意义晶格能的意义及应用及应用BomBomHaberHaber循环进行计循环进行计 算，晶格能对离子化合物熔点、硬度的影响算，晶格能对离子化合物熔点、硬度的影响3. 3. 共价键的主要理论与特点共价键的主要理论与特点. .LewisLewis结构，价键理论、杂化轨道理论、结构，价键理论、杂化轨道理论、VSEPRVSEPR理论理论 和分子轨道理论的基本要点及应用。和分子轨道理论的基本要点及应用。4. 4. 价层电子对互斥理论价层电子对互斥理论讨论讨论一些常见分子一些常见分子的的 空间几何构型，并由此推出中心原子的杂化态，空间几何构型，并由此推出中心原子的杂化态， 5. 5. 应用分子轨道理论应用分子轨道理论第二周期同核或异核双原第二周期同核或异核双原 子分子的分子轨道表达式，分析键参数；子分子的分子轨道表达式，分析键参数； 第七章第七章 分子结构与晶体结构分子结构与晶体结构-小结小结第23页/共25页6.6.分子间力及氢键对物质的物理性质的影响。分子间力及氢键对物质的物理性质的影响。7.7.晶体结构的